DE60003558T2 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A PREFORM FOR OPTICAL FIBERS BY DEPOSITION BY PLASMA - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A PREFORM FOR OPTICAL FIBERS BY DEPOSITION BY PLASMA Download PDF

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Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

Bereich der ErfindungArea of invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steigern der Umhüllungsrate bei der Herstellung einer Vorform, während die Unversehrtheit der Glasqualität der Umhüllung erhalten bleibt.The invention relates to a Method and apparatus for increasing the wrap rate in making a preform while maintaining the integrity of the glass quality the wrapping preserved.

Stand der TechnikState of the art

Aufgrund des Marktdruckes, den Preis von optischen Fasern zu mindern, besteht ein fortgesetztes Bedürfnis, die Gesamtproduktivität des Herstellungsprozesses zu steigern. Einer der ersten Schritte in dem Prozess des Herstellens einer optischen Faser ist der Plasmavorgang. Dieser Vorgang beinhaltet das Herstellen von mehr als 90% des Vorformglases durch Schmelzen von Quarzsand auf eine erste Vorform als Umhüllung mittels einem heißen Plasmafeuerball.Because of the market pressure, the price of optical fibers, there is a continuing need to overall productivity to increase the manufacturing process. One of the first steps in The process of making an optical fiber is the plasma process. This process involves making more than 90% of the preform glass by melting quartz sand onto a first preform as a coating a hot one Plasma fireball.

Mit diesem Vorgang sind zwei wichtige Parameter verbunden. Der erste ist die Abscheidegeschwindigkeit (Gramm/Min.) des Glases und der zweite ist die Qualität des abgelagerten Glases. Für einen bestimmten Vorgang sind diese zwei Parameter einander entgegenwirkend. Insbesondere wird die Glasqualität gemindert, wenn die Abscheidegeschwindigkeit gesteigert wird.With this process there are two important ones Parameters connected. The first is the rate of separation (Grams / min.) Of the glass and the second is the quality of the deposited Glass. For one In certain processes, these two parameters are counteracting. In particular, the glass quality reduced if the deposition rate is increased.

Beide Parameter werden durch die verwendbare Leistung, die zum Erzeugen des Plasmafeuerballs verfügbar ist, beeinflusst. Je größer die Leistung, umso höher die Abscheidegeschwindigkeit und umso besser die Glasqualität. Der herkömmliche Plasmaaufbau hat jedoch begrenzte Leistungsfähigkeiten. Diese Begrenzung besteht nicht aufgrund der Ausgangsleistung des Generators, sondern aufgrund der Hitzebeständigkeit des Plasmabrenners. Wenn die Leistung in dem Plasmabrenner einen gegebenen Wert erreicht, kann der Plasmabrenner die erforderliche Temperatur nicht aushalten und seine Lebensdauer wird verkürzt. Es wird geschätzt, dass der Plasmabrenner nur ungefähr 2/3 der Ausgangsleistung des Generators verwendet.Both parameters are defined by the usable power available to generate the plasma fireball, affected. The bigger the Performance, the higher the deposition speed and the better the glass quality. The conventional plasma structure however has limited capabilities. This limitation does not exist due to the output power of the Generator, but due to the heat resistance of the plasma torch. When the power in the plasma torch reaches a given value, the plasma torch cannot withstand the required temperature and its lifespan is shortened. It is valued, that the plasma torch is only roughly 2/3 of the output power of the generator is used.

In herkömmlichen Verfahren wird ein einzelner Plasmabrenner verwendet, wie beispielsweise offenbart in U.S. Patent No. 4,221,82. Dementsprechend wird die volle Leistung des Generators nicht realisiert, und die Abscheidegeschwindigkeit und die Qualität des Glases sind begrenzt.In conventional processes, a single plasma torch used, such as disclosed in U.S. Patent No. 4,221,82. Accordingly, the full performance of the generator is not realized, and the deposition speed and the quality of the glass are limited.

EP-A-0 863 108 offenbart ein Verfahren zur Reinigung von natürlicher oder synthetischer Kieselsäure und Abscheidung der gereinigten Kieselsäure auf einer Glasfaservorform. Natürliche oder synthetische Kieselsäure wird auf eine Vorform abgeschieden, die vor einem Plasmabrenner in Drehung versetzt wird, welcher sich vor und zurück bewegt im wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung der Vorform. Ein erster Speisungsgang speist das Plasma mit natürlicher oder synthetischer Kieselsäure, während ein zweiter Speisungsgang das Plasma mit einer mit einem Trägergas gemischten fluorierten oder chlorierten Verbindung, vorzugsweise einer fluorierten Verbindung, speist. In der natürlichen oder synthetischen Kieselsäure enthaltenes Natrium oder Lithium reagiert mit dem Fluor oder dem Chlor der fluorierten oder chlorierten Verbindung, wodurch es ermöglicht wird, die optische Qualität der Fasern, die aus einer Vorform, die mit natürlicher oder synthetischer Kieselsäure aufgebaut ist, gezogen werden, zu verbessern, und dieses bei reduzierten Kosten.EP-A-0 863 108 discloses a method for cleaning natural or synthetic silica and depositing the purified silica on a glass fiber preform. natural or synthetic silica is deposited on a preform in front of a plasma torch is rotated, which moves back and forth substantially parallel to a longitudinal direction of the preform. On the first feed passage feeds the plasma with natural or synthetic silica, while a second feed passage the plasma with a mixed with a carrier gas fluorinated or chlorinated compound, preferably a fluorinated one Connection feeds. In the natural or synthetic silica Contained sodium or lithium reacts with the fluorine or Chlorine of the fluorinated or chlorinated compound, which enables the optical quality of fibers made from a preform made with natural or synthetic silica is built to be pulled, to improve, and this at reduced Costs.

In M. Carratt et al. "MCVD-Plasma process for manufacturing single mode optical fibres for terrestrial applications", Electrical communication, 1994, S. 11–14, wird ein Verfahren offenbart, in dem eine erste Vorform hergestellt wird durch Abscheiden präparierter Kieselsäure innerhalb eines Glasrohrs. Nachfolgende konzentrische Schichten von Kieselsäure werden dann auf der äußeren Umhüllung der ersten Vorform abgeschieden unter Verwendung eines Plasmabrenners zum Schmelzen von Kieselsäurekristallen. Die Kieselsäure wird geschmolzen, dann auf die erste Vorform abgeschieden, die seitlich in Bezug auf den Plasmabrenner angeordnet ist, dann einer Dreh- und Längsbewegung unterworfen. Die Vorform kann dann gezogen werden.In M. Carratt et al. "MCVD-Plasma process for manufacturing single mode optical fibers for terrestrial applications ", Electrical communication, 1994, Pp. 11-14, discloses a method in which a first preform is made is prepared by separation silica inside a glass tube. Subsequent concentric layers of silica will then be on the outer wrapping of the first Preform deposited using a plasma torch for melting of silica crystals. The silica is melted, then deposited on the first preform, the side is arranged in relation to the plasma torch, then a rotary and longitudinal movement subjected. The preform can then be pulled.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Ein Ziel der Erfindung ist es, die ganze Kapazität des Generators zu verwenden, um so die Gesamtabscheidegeschwindigkeit zu verbessern, ohne die Qualität des Glases zu opfern. Insbesondere wird geschätzt, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung die Abscheidegeschwindigkeit um ungefähr 50% steigert bei einer gegebenen Glasqualität. Dieses Ziel wird erreicht durch Verwenden zweier oder mehrerer Plasmabrenner an Stelle von nur einem, welche durch den gleichen Leistungsgenerator angetrieben werden.An object of the invention is that whole capacity of the generator, so the total separation speed improve without sacrificing quality to sacrifice the glass. In particular, it is estimated that the process of present invention increases the deposition rate by approximately 50% for a given glass quality. This goal is achieved by using two or more plasma torches instead of just one, which is powered by the same power generator are driven.

Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbringen von Quarzsand auf eine Vorform. Das Verfahren zum Umhüllen einer Vorform beinhaltet die Schritte Tragen der Vorform auf einer Drehmaschine; Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Plasmabrenners mit Düsen, die auf die Vorform hin gelenkt sind; Versorgen des ersten und zweiten Plasmabrenners mit Leistung durch einen gemeinsamen Generator derart, dass die Plasmabrenner Plasmafackeln bilden, die auf eine Oberfläche der Vorform gerichtet sind; Einführen von Quarzsand bei einer Verbindung zwischen dem ersten Plasmabrenner und der Oberfläche der Vorform, um den Quarzsand auf der Oberfläche der Vorform zu schmelzen; und Bewegen der Vorform in Bezug auf die Plasmabrenner.Accordingly, the present concerns Invention a method and an apparatus for applying Quartz sand on a preform. The procedure for wrapping one Preform involves carrying the preform on a lathe; Provide a first and a second plasma torch with nozzles that are directed towards the preform; Supply the first and second Plasma torch with power from a common generator such that the plasma torches form plasma torches that are on a surface of the Preform are directed; Introduce of quartz sand in a connection between the first plasma torch and the surface the preform to melt the quartz sand on the surface of the preform; and moving the preform with respect to the plasma torch.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der zweite Plasmabrenner stromaufwärts des ersten Plasmabrenners bereit gestellt, um die Oberfläche vorzuheizen vor dem Schmelzen des Quarzsands durch den ersten Plasmabrenner. Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Plasmabrenner stromabwärts des ersten Plasmabrenners angeordnet, um den Quarzsand aufzuheizen nach dem anfänglichen Schmelzen durch den ersten Plasmabrenner. Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird der Quarzsand eingeführt zu Verbindungen zwischen der Oberfläche der Vorform und beiden Plasmabrennern, um Quarzsand gleichzeitig sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten Plasmabrenner zu schmelzen.According to one embodiment of the inven The second plasma torch is provided upstream of the first plasma torch to preheat the surface before the quartz sand is melted by the first plasma torch. According to a second embodiment of the invention, the second plasma torch is arranged downstream of the first plasma torch in order to heat the quartz sand after the initial melting by the first plasma torch. According to a third embodiment of the invention, the quartz sand is introduced to connections between the surface of the preform and both plasma torches in order to melt quartz sand simultaneously with both the first and the second plasma torch.

Die Vorrichtung zum Durchführen dieses Vorgangs beinhaltet eine Drehmaschine zum drehbaren Tragen der Vorform; einen ersten und zweiten Plasmabrenner mit Düsen, die auf die Vorform hin gelenkt sind; einen Generator zum Versorgen der ersten und zweiten Plasmabrenner mit Leistung derart, dass die Plasmabrenner Plasmafackeln bilden, die auf eine Oberfläche der Vorform gerichtet sind; ein oder mehrere Zufuhrelemente zum Zuführen des Quarzsands bei einer Verbindung zwischen dem einen der Plasmabrenner und der Oberfläche der Vorform zum Schmelzen des Quarzsands auf der Oberfläche der Vorform; und eine Einrichtung zum Bewegen der Vorform in Bezug auf die Plasmabrenner.The device for performing this operation includes a lathe for rotatably supporting the preform; one first and second plasma torches with nozzles directed towards the preform are; a generator for supplying the first and second plasma torches with power such that the plasma torches form plasma torches that on a surface the preform is directed; one or more feed elements for Respectively of the quartz sand in a connection between one of the plasma torches and the surface the preform for melting the quartz sand on the surface of the preform; and means for moving the preform with respect to the plasma torch.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGURENSHORT DESCRIPTION OF THE DRAWING FIGURES

Die Vorteile, Art und verschiedene zusätzliche Merkmale der Erfindung werden klarer offenbar unter Berücksichtigung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, welche schematisch in den Zeichnungsfiguren dargestellt sind, in welchen:The advantages, type and different additional Features of the invention will be more clearly apparent considering of the exemplary embodiments of the invention, which is shown schematically in the drawing figures are in which:

1 eine Seitenansicht einer beispielhaften Vorrichtung zum Durchführen des Schrittes des Umhüllens gemäß der Erfindung ist; 1 Figure 3 is a side view of an exemplary device for performing the wrapping step according to the invention;

2 eine perspektivische Ansicht ist, welche die zwei Plasmabrenner darstellt; 2 Figure 3 is a perspective view illustrating the two plasma torches;

3 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Spulenanordnung der Plasmabrenner darstellt; 3 4 is a perspective view illustrating the coil arrangement of the plasma torches;

4 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, in welcher der zweite Plasmabrenner stromaufwärts des ersten Plasmabrenners bereit gestellt wird, um die Oberfläche vorzuheizen vor dem Schmelzen des Quarzsands durch den ersten Plasmabrenner; 4 14 is a perspective view illustrating an embodiment of the invention in which the second plasma torch is provided upstream of the first plasma torch to preheat the surface before the quartz sand is melted by the first plasma torch;

5 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, in welcher der zweite Plasmabrenner stromabwärts des ersten Plasmabrenners lokalisiert ist, um den Quarzsand nachzuheizen nach dem anfänglichen Schmelzen durch den ersten Plasmabrenner; und 5 14 is a perspective view illustrating an embodiment of the invention in which the second plasma torch is located downstream of the first plasma torch to reheat the quartz sand after initial melting by the first plasma torch; and

6 eine perspektivische Ansicht ist, die eine dritte Ausführungsform der Erfindung darstellt, in welcher der Quarzsand eingeführt wird bei Verbindungen zwischen der Oberfläche der Vorform und beiden Plasmabrennern, um den Quarzsand gleichzeitig sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Plasmabrenner zu schmelzen. 6 Fig. 3 is a perspective view illustrating a third embodiment of the invention in which the quartz sand is inserted at connections between the surface of the preform and both plasma torches to melt the quartz sand simultaneously with both the first and second plasma torches.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGPRECISE DESCRIPTION THE INVENTION

Ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen einer optischen Faser beinhaltet einen ersten Schritt, der MCVD (modified chemical vapor deposition = modifizierte Gasphasenabscheidung) zum Bilden einer ersten Vorform 14 umfasst, einen zweiten Schritt des Umhüllens mit Plasma, um eine umhüllte Vorform 15 zu bilden, und einen dritten Schritt des Ziehens der Vorform, um die optische Faser zu bilden.A conventional method for producing an optical fiber includes a first step, the MCVD (modified chemical vapor deposition) to form a first preform 14 comprises a second step of enveloping with plasma to form an enveloped preform 15 and a third step of drawing the preform to form the optical fiber.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung des Schrittes des Umhüllens. Wie oben dargestellt, bezieht sich dieser Schritt des Verfahrens auf das Steigern des Durchmessers der Vorform und beinhaltet das Schmelzen von Quarzsand auf die Oberfläche der ersten Vorform 14, welche als Ziel dient. Die Erfindung wird genauer beschrieben unter Bezugnahme auf 1 bis 3. 1 ist die Seitenansicht einer beispielhaften Vorrichtung zum Durchführen des Schritts des Umhüllens gemäß der Erfindung, 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die zwei Plasmabrenner zeigt, und 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Spulenanordnung der Plasmabrenner zeigt. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 beinhaltet die Umhüllungsvorrichtung 10 eine Plasmakammer 12, in welcher eine erste Vorform 14 angeordnet ist. Die erste Vorform 14 wird in dem Futter einer herkömmlichen Drehmaschine 16 zur Glasverarbeitung getragen. Die Drehmaschine 16 ist in der Lage, die Vorform um ihre Längsachse zu drehen, die Vorform in Längsrichtung zu verschieben (d. h., hinein und heraus aus der Papierebene der 1) und die Entfernung zwischen den Brennern und der Vorform anzupassen.The present invention relates to an improvement in the wrapping step. As indicated above, this step of the process relates to increasing the diameter of the preform and involves melting quartz sand onto the surface of the first preform 14 which serves as the target. The invention will be described in more detail with reference to FIG 1 to 3 , 1 3 is a side view of an exemplary device for performing the wrapping step in accordance with the invention; 2 Fig. 3 is a perspective view showing the two plasma torches, and 3 Fig. 12 is a perspective view showing the coil arrangement of the plasma torches. With reference to 1 and 2 includes the wrapping device 10 a plasma chamber 12 , in which a first preform 14 is arranged. The first preform 14 is in the chuck of a conventional lathe 16 worn for glass processing. The lathe 16 is able to rotate the preform about its longitudinal axis, to move the preform longitudinally (ie, in and out of the paper plane of the 1 ) and adjust the distance between the burners and the preform.

Die Vorrichtung beinhaltet weiter zwei Plasmabrenner 18, 19, die innerhalb der Plasmakammer 12 angeordnet sind. Jeder der Plasmabrenner beinhaltet eine Röhre 20, umgeben von einer Induktionsspule 22, welche elektrisch mit einem Hochfrequenzgenerator 24 verbunden ist. Die Brenner sind entweder wasser- oder luftgekühlt. Die Plasmabrenner 18, 19 werden beweglich getragen, wie durch die Pfeile A und B in 2 dargestellt, so dass ihre Position entlang der Länge der Vorform 14 (Pfeile A) und radial von der Vorform (Pfeil B) angepasst werden kann. Insbesondere werden die Plasmabrenner beweglich durch Trennelemente 25 getragen, welche in Schlitzen gleiten, die in einem Grundelement 27 bereit gestellt sind.The device further includes two plasma torches 18 . 19 that are inside the plasma chamber 12 are arranged. Each of the plasma torches contains a tube 20 , surrounded by an induction coil 22 , which is electrical with a high frequency generator 24 connected is. The burners are either water or air cooled. The plasma torch 18 . 19 are carried flexibly, as indicated by arrows A and B in 2 shown so that their position along the length of the preform 14 (Arrows A) and radially from the preform (arrow B) can be adjusted. In particular, the plasma torches are made movable by separating elements 25 worn, which slide in slots, in a basic element 27 are provided.

Das Ende der Kieselsäureröhre hat eine Düse, durch welche ein herkömmliches Plasma erzeugendes Gas wie beispielsweise Luft, reiner Sauerstoff oder eine Mixtur derselben eingeführt wird. Die Spule 22, die jede der Röhren 20 umgibt, erzeugt ein hohes elektromagnetisches Feld in der Luft, die in den Brenner fließt. Sobald das Plasma mittels einer Zündungsvorrichtung gezündet ist, wird die Generatorleistung (im Bereich von beispielsweise 50 bis 200 kW) jedem der Plasmabrenner zugeführt, um einen Plasmafeuerball zu erzeugen, der in der Lage ist, 10.000° Celsius zu erreichen. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf eine bestimmte Art Generator oder einen bestimmten Bereich von Leistung, die durch diesen erzeugt wird, begrenzt.The end of the silica tube has a nozzle through which a conventional plasma producing gas such as air, pure oxygen or a mixture thereof is introduced. The sink 22 that each of the tubes 20 surrounds, creates a high electromagnetic field in the air flowing into the burner. As soon as the plasma is ignited by means of an ignition device, the generator power (in the range of, for example, 50 to 200 kW) is supplied to each of the plasma torches in order to generate a plasma fireball that is capable of reaching 10,000 ° Celsius. The invention is of course not limited to any particular type of generator or range of power generated by it.

Ein Teilchen-Zufuhrelement 26, welches einen Röhreninjektor 28 aufweist, ist entlang der Seite wenigstens eines der Plasmabrenner 18 platziert, wobei der Röhreninjektor auf die Vorform hingelenkt ist. Der Injektor 28 liefert Quarzsand 30, der in der Teilchen-Zufuhreinrichtung 26 gelagert ist, an den Plasmabrenner, woraufhin die Quarzteilchen schnell erhitzt werden und auf die drehende und sich verschiebende Vorform 14 geschmolzen werden. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis Glasschichten auf der Vorform 14 bis zu einem vorbestimmten Durchmesser gebildet sind, um die umhüllte Vorform 15 zu bilden. Der Durchmesser der Vorform wird durch eine Kamera 32 überwacht. Heiße Luft und Kieselsäuredämpfe werden aus der Plasmakammer 12 über eine Abzugshaube 34 entfernt.A particle feeder 26 which has a tube injector 28 has at least one of the plasma torches along the side 18 placed with the tube injector directed towards the preform. The injector 28 supplies quartz sand 30 that is in the particle feeder 26 is stored on the plasma torch, whereupon the quartz particles are quickly heated and on the rotating and moving preform 14 be melted. This process continues until layers of glass are on the preform 14 are formed up to a predetermined diameter around the covered preform 15 to build. The diameter of the preform is determined by a camera 32 supervised. Hot air and silica vapors are released from the plasma chamber 12 via an extractor hood 34 away.

3 ist eine schematische Darstellung der Anordnung der Spulen 22, die von dem gemeinsamen Generator 24 angetrieben werden. Die Anordnung beinhaltet eine Hochspannungselektrode 36 und eine Masseelektrode 38, die entsprechend elektrisch mit den Hochspannungs- und Massepolen des Leistungsgenerators 24 verbunden sind. Die Elektroden haben Längsschlitze 40 zum Aufnehmen einer Schraube 42, um die Spulen 22 mit den Elektroden festzuklemmen. Die Schlitze 40 ermöglichen es, dass die Spulen 22 sich entlang den Elektroden 36, 38 bewegen lassen, um den Abstand zwischen den Spulen zu ändern. Das ist wichtig, damit die Plasmabrennern genau positioniert werden können abhängig von der Betriebsart, wie unten genauer beschrieben wird. 3 is a schematic representation of the arrangement of the coils 22 by the common generator 24 are driven. The arrangement includes a high voltage electrode 36 and a ground electrode 38 , which are electrically connected to the high voltage and ground poles of the power generator 24 are connected. The electrodes have longitudinal slots 40 to hold a screw 42 to the coils 22 to clamp with the electrodes. The slots 40 allow the coils 22 themselves along the electrodes 36 . 38 move to change the distance between the coils. This is important so that the plasma torches can be positioned precisely depending on the operating mode, as described in more detail below.

Das gesamte Verfahren einschließlich der Bewegung der Vorform 14 wird gesteuert durch eine industrielle speicherprogrammierte Steuerung (SPS) 46, welche außerhalb der Plasmakammer angeordnet ist.The entire process including the movement of the preform 14 is controlled by an industrial programmable logic controller (PLC) 46 , which is arranged outside the plasma chamber.

Wie oben beschrieben wird die Effizienz des Verfahrens gekennzeichnet durch die Abscheidegeschwindigkeit des Quarzsands (d. h., die Menge von Sand, die auf die Vorform als Glas abgeschieden wird), die Glasqualität und die Teilchenausbeute (d. h., das Verhältnis der Menge von auf die Vorform abgeschiedener Teilchen zu der Menge von injizierten Teilchen in Prozent).As described above, the efficiency of the process characterized by the deposition rate of quartz sand (i.e., the amount of sand that is on the preform as Glass is deposited), the glass quality and the particle yield (i.e. the ratio the amount of particles deposited on the preform to the amount of injected particles in percent).

Die Anwesenheit von zwei Plasmabrennern 18, 19 verbessert die Effizienz des Verfahrens in den folgenden Punkten. Es gibt drei bevorzugte Techniken zum Umhüllen unter Verwendung der zwei Plasmabrenner.The presence of two plasma torches 18 . 19 improves the efficiency of the process in the following points. There are three preferred techniques for wrapping using the two plasma torches.

Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist einer der Plasmabrenner 18 stromaufwärts des anderen Plasmabrenners 19 angeordnet und hat die Funktion, die Vorform 14 vorzuheizen vor dem Abscheiden des Quarzsands durch den anderen, stromabwärts befindlichen Plasmabrenner 19. Ein Beispiel dieser Anordnung wird in 4 der Anmeldung dargestellt. Unter Bezugnahme auf 4 wird die Vorform in Längsrichtung nach rechts (siehe Pfeil) bewegt, wobei die beiden Plasmabrenner in Längsrichtung voneinander versetzt sind. Ein Röhreninjektor 28 injiziert den Quarzsand 30 in den stromabwärts befindlichen Plasmabrenner 19. Dem stromaufwärts befindlichen Plasmabrenner 18 wird kein Quarzsand zugeführt. Statt dessen heizt der stromaufwärts befindliche Plasmabrenner 18 die Vorform vor, um das von dem stromabwärts befindlichen Plasmabrenner 19 durchgeführte Umhüllen zu verbessern.According to the first embodiment of the invention, one of the plasma torches is 18 upstream of the other plasma torch 19 arranged and has the function, the preform 14 preheat before the quartz sand is deposited by the other downstream plasma torch 19 , An example of this arrangement is shown in 4 the registration. With reference to 4 the preform is moved to the right in the longitudinal direction (see arrow), the two plasma torches being offset from one another in the longitudinal direction. A tube injector 28 injects the quartz sand 30 in the downstream plasma torch 19 , The upstream plasma torch 18 no quartz sand is fed. Instead, the upstream plasma torch heats up 18 preform the preform to that of the downstream plasma torch 19 performed wrapping to improve.

Es wurde herausgefunden, dass für eine gegebene Abscheidegeschwindigkeit die Qualität des abgeschiedenen Glases wesentlich besser ist, wenn die Vorform vorgeheizt wurde, als ohne Vorheizen. Im Gegenteil, Vorheizen der Vorform ermöglicht das Steigern der Abscheidegeschwindigkeit, ohne sich negativ auf die Qualität des Glases auszuwirken.It was found that for a given Deposition speed the quality of the deposited glass it is much better if the preform has been preheated than without preheating. On the contrary, preheating the preform enables the deposition speed to be increased, without negatively affecting the quality of the glass.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung scheidet einer der Plasmabrenner den Quarzsand ab, und der andere Plasmabrenner heizt das Glas nach, wie in 5 dargestellt. Im Gegensatz zu der vorausgegangenen Ausführungsform aus 4 wird in dieser Ausführungsform der Quarzsand dem stromaufwärts befindlichen Plasmabrenner 18 zugeführt, aber nicht dem stromabwärts befindlichen Plasmabrenner 19. Demgemäss hat der stromabwärts befindliche Plasmabrenner 19 die Funktion, den Quarzsand auf der Oberfläche der Vorform nachzuheizen (d. h., die umhüllte Vorform 15 nachzuheizen) nach dem anfänglichen Schmelzen durch den stromaufwärts befindlichen Plasmabrenner 18.According to a second embodiment of the invention, one of the plasma torches separates the quartz sand and the other plasma torch reheats the glass, as in FIG 5 shown. In contrast to the previous embodiment 4 in this embodiment, the quartz sand becomes the upstream plasma torch 18 fed, but not to the downstream plasma torch 19 , Accordingly, the downstream plasma torch has 19 the function of reheating the quartz sand on the surface of the preform (ie the coated preform 15 after heating) after the initial melting by the upstream plasma torch 18 ,

Das Nachheizen des Glases verfeinert die Glasqualität und minimiert Blasenbildung. Wie bei der vorausgegangenen Technik wurde bestimmt, dass für eine gegebene Abscheidegeschwindigkeit die Qualität des abgeschiedenen Glases unter Verwendung der beiden Plasmabrenner verbessert wird im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren mit einem Plasmabrenner. Im Gegenteil, die Abscheidegeschwindigkeit kann gesteigert werden, ohne sich negativ auf die Glasqualität auszuwirken, im Vergleich zu der herkömmlichen Technik.Reheating the glass refined the glass quality and minimizes blistering. As with the previous technique it was determined that for a given deposition rate the quality of the deposited Glass is improved using the two plasma torches Contrary to the conventional Process with a plasma torch. On the contrary, the rate of separation can be increased without negatively affecting the glass quality, compared to the conventional one Technology.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die zwei Brenner 18, 19 verwendet, um die Quarzteilchen gleichzeitig abzuscheiden, um die umhüllte Vorform 15 zu bilden. Diese Technik wird in 6 dargestellt. Unter Bezugnahme auf 6 liefern die Röhreninjektoren 28 den Quarzsand zu jedem der Plasmabrenner 18, 19, so dass Quarzsand 30 gleichzeitig auf die Oberfläche der Vorform 14 an verschiedenen Orten in Längsrichtung geschmolzen wird. Dies ermöglicht, dass der Teilchenfluss für jeden Plasmabrenner verringert wird, um die Qualität des Glases zu verbessern, während die Abscheidegeschwindigkeit gehalten oder gesteigert wird im Vergleich zu einem Verfahren mit einem Brenner. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es möglich, gleichzeitig zwei verschiedene Arten von Teilchen unter Verwendung von verschiedenen Plasmagasen und/oder verschiedenen Injektionsgasen abzuscheiden.According to another embodiment of the invention, the two burners 18 . 19 used to simultaneously deposit the quartz particles around the encased preform 15 to build. This technique is used in 6 shown. With reference to 6 deliver the tube injectors 28 the quartz sand to each of the plasma torches 18 . 19 so that quartz sand 30 simultaneously on the surface of the preform 14 at various locations in the longitudinal direction will melt. This allows the particle flow for each plasma torch to be reduced to improve the quality of the glass while maintaining or increasing the deposition rate compared to a single torch method. According to an alternative embodiment, it is possible to simultaneously separate two different types of particles using different plasma gases and / or different injection gases.

Wie aus dem vorausgegangenen ersehen werden kann, verbessert das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, in welcher zwei Plasmabrenner 18, 19 verwendet werden, im wesentlichen die Effizienz des Systems durch Maximieren der Leistung des gemeinsamen Generators 24. Wie oben beschrieben ist das begrenzende Element in dem herkömmlichen Verfahren mit einem Plasmabrenner der Plasmabrenner; der Generator wird mit einer relativ geringen Leistung betrieben, um die Arbeitstemperatur des Plasmabrenners zu reduzieren und somit die Lebensdauer des Plasmabrenners zu maximieren. Durch Bereitstellen von zwei Plasmabrennern, die durch einen gemeinsamen Generator angetrieben werden, wird die Effizienz des Verfahrens durch Maximieren der Leistung des Generators verbessert. Das heißt, der Generator kann mit einer höheren Sollleistung betrieben werden und die Plasmabrenner können innerhalb eines akzeptablen Temperaturbereichs arbeiten, wobei die Abscheidegeschwindigkeit des Verfahrens beträchtlich gesteigert wird und/oder die Qualität des Glases verbessert wird.As can be seen from the foregoing, the method and apparatus of the present invention improves in which two plasma torches 18 . 19 used essentially the efficiency of the system by maximizing the performance of the common generator 24 , As described above, the limiting element in the conventional method with a plasma torch is the plasma torch; the generator is operated at a relatively low power in order to reduce the working temperature of the plasma torch and thus to maximize the life of the plasma torch. By providing two plasma torches powered by a common generator, the efficiency of the process is improved by maximizing the performance of the generator. That is, the generator can operate at a higher target power and the plasma torches can operate within an acceptable temperature range, increasing the rate of deposition of the process significantly and / or improving the quality of the glass.

Nachdem die Erfindung unter besonderer Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird es dem Durchschnittsfachmann, den die Erfindung betrifft, nach Verständnis der Erfindung offenbar werden, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der hier angefügten Ansprüche zu verlassen. Zum Beispiel können, anstatt der Verwendung von nur zwei Plasmabrennern, drei oder mehr Plasmabrenner verwendet werden.After the invention with special reference to the preferred embodiments It has been described to those of ordinary skill in the art that the invention concerns, after understanding The invention will reveal various modifications and changes can be made without leaving the scope of the claims attached here. For example can, instead of using only two plasma torches, three or more Plasma torches can be used.

Claims (12)

Verfahren zum Umhüllen einer Vorform (40), das die folgenden Schritte umfaßt: Tragen der Vorform auf einer Drehmaschine (16); Bereitstellen eines ersten und eines zweiten Plasmabrenners (18, 19) mit Düsen, die auf die Vorform hin gelenkt sind; Versorgen des ersten und des zweiten Plasmabrenners mit Leistung durch einen gemeinsamen Generator (24) derart, daß die Plasmabrenner Plasmafackeln bilden, die auf eine äußere Oberfläche der Vorform gerichtet sind; Einführen von Quarzsand (30) bei einer Verbindung zwischen dem ersten Plasmabrenner und der äußeren Oberflächen der Vorform, um den Quarzsand auf der äußeren Oberfläche der Vorform zu schmelzen; und Bewegen der Vorform (14) in Bezug auf die Plasmabrenner (l8, 19).Method for wrapping a preform ( 40 ), which comprises the following steps: carrying the preform on a lathe ( 16 ); Providing a first and a second plasma torch ( 18 . 19 ) with nozzles directed towards the preform; Powering the first and second plasma torches through a common generator ( 24 ) such that the plasma torches form plasma torches which are directed towards an outer surface of the preform; Introduction of quartz sand ( 30 a connection between the first plasma torch and the outer surface of the preform to melt the quartz sand on the outer surface of the preform; and moving the preform ( 14 ) regarding the plasma torch ( l8 . 19 ). verfahren von Anspruch 1, wobei der zweite Plasmabrenner (18) stromaufwärts des ersten Plasmabrenners (19) bereit gestellt wird, um die äußere Oberfläche der Vorform (14) vorzuheizen vor dem Schmelzen des Quarzsands (30) durch den ersten Plasmabrenner.procedure of claim 1 , the second plasma torch ( 18) upstream of the first plasma torch ( 19 ) is provided to the outer surface of the preform ( 14 ) preheat before melting the quartz sand ( 30 ) by the first plasma torch. Verfahren von Anspruch 1, wobei der zweite Plasmabrenner (19) stromabwärts des ersten Plasmabrenners (18} lokalisiert ist, um die Oberfläche nachzuheizen nach dem anfänglichen Schmelzen des Quarzsands (30) durch den ersten Plasmabrenner.The method of claim 1, wherein the second plasma torch ( 19 ) downstream of the first plasma torch ( 18 } is localized to reheat the surface after the initial melting of the quartz sand ( 30 ) by the first plasma torch. Verfahren von Anspruch 1, wobei der Schritt des Einführens ferner das Einführen von zusätzlichem Quarzsand bei eine Verbindung zwischen dem zweiten Plasmabrenrer und der äußeren Oberfläche der Vorform (14) einschließt, um Quarzsand (30) gleichzeitig sowohl mit dem ersten als auch mit dem zweiten Plasmabrenner (18, 19) zu schmelzen.The method of claim 1, wherein the step of introducing further introduces additional silica sand upon a connection between the second plasma torch and the outer surface of the preform ( 14 ) includes quartz sand ( 30 ) simultaneously with both the first and the second plasma torch ( 18 . 19 ) to melt. Verfahren von einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt des Bewegens ein Rotieren der Vorform (14) auf der Drehmaschine (16) einschließt.The method of any one of claims 1 to 4, wherein the step of moving comprises rotating the preform ( 14 ) on the lathe ( 16 ) includes. Verfahren von Anspruch 5, wobei der Schritt des Bewegens auch das Verschieben der Vorform (14) in Bezug auf die ersten und zweiten Plasmabrenner (18, 19) in einer Richtung parallel zur Längsachse der Vorform einschließt.The method of claim 5, wherein the moving step also includes moving the preform ( 14 ) with respect to the first and second plasma torches ( 18 . 19 ) in a direction parallel to the longitudinal axis of the preform. Vorrichtung zur Anwendung von Quarzsand auf eine Vorform (14), umfassend: eine Drehmaschine (14) zum rotierbaren Tragen der Vorform; ersten und zweiten Plasmabrenner (18, 19) mit Düsen, die auf die Vorform hin gelenkt sind; einen Generator (24) zum Versorgen der ersten und zweiten Plasmabrenner mit Leistung derart, daß die Plasmabrenner Plasmafackeln bilden, die auf eine äußere Oberfläche der Vorform gerichtet sind; ein Zufuhrelement (26) zum Zuführen des Quarzsands (30) bei einer Verbindung zwischen dem ersten Plasmabrenner und der äußeren Oberfläche der Vorform zum Schmelzen des Quarzsands auf der äußeren Oberfläche der Vorform; eine Einrichtung zum Bewegen der Vorform in Bezug auf die Plasmabrenner.Device for applying quartz sand to a preform ( 14 ) comprising: a lathe ( 14 ) for rotating the preform; first and second plasma torches ( 18 . 19 ) with nozzles directed towards the preform; a generator ( 24 ) to power the first and second plasma torches such that the plasma torches form plasma torches which are directed towards an outer surface of the preform; a feed element ( 26 ) for feeding the quartz sand ( 30 ) in a connection between the first plasma torch and the outer surface of the preform for melting the quartz sand on the outer surface of the preform; means for moving the preform with respect to the plasma torches. Vorrichtung des Anspruch 7, wobei der zweite Plasmabrenner (18) stromaufwärts des ersten Plasmabrenners (19) bereitgestellt ist, um die äußere Oberfläche der Vorform vorzuheizen vor dem Schmelzen des Quarzsands auf der äußeren Oberfläche durch den ersten Plasmabrenner.The apparatus of claim 7, wherein the second plasma torch ( 18 ) upstream of the first plasma torch ( 19 ) is provided to preheat the outer surface of the preform before Melting the quartz sand on the outer surface by the first plasma torch. Vorrichtung des Anspruch 7, wobei der zweite Plasmabrenner (19) stromabwärts des ersten Plasmabrenners (18) lokalisiert ist zum Nachheizen der Oberfläche nach dem Schmelzen des Quarzsands auf der äußeren Oberfläche durch den ersten Plasmabrenner.The apparatus of claim 7, wherein the second plasma torch ( 19 ) downstream of the first plasma torch ( 18 ) is localized for reheating the surface after melting the quartz sand on the outer surface by the first plasma torch. Vorrichtung des Anspruch 7, ferner mit einem weiteren Zufuhrelement zum Zuführen von zusätzlichem Quarzsand bei einer Verbindung zwischen dem zweiten Plasmabrenner und der äußeren Oberfläche der Vorform (14) zum gleichzeitigen Schmelzen von Quarzsand sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Plasmabrenner (18, 19).The apparatus of claim 7, further comprising a further feed element for feeding additional quartz sand at a connection between the second plasma torch and the outer surface of the preform ( 14 ) for simultaneous melting of quartz sand with both the first and the second plasma torch ( 18 . 19 ). Vorrichtung einer der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Bewegungseinrichtung eine Einrichtung zum Rotieren der Vorform (14) auf der Drehmaschine (16) einschließt.Device according to one of claims 7 to 10, wherein the movement device comprises a device for rotating the preform ( 14 ) on the lathe ( 16 ) includes. Vorrichtung einer der Ansprüche 7 bis 11, wobei jeder der ersten und zweiten Plasmabrenner (18, 19) eine Spule (22) einschließt, die mit dem Generator (24) elektrisch verbunden ist.The device of any one of claims 7 to 11, wherein each of the first and second plasma torches ( 18 . 19 ) a coil ( 22 ) with the generator ( 24 ) is electrically connected.
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